一种方程式赛车发动机进气系统的制作方法

本发明涉及方程式赛车领域，具体是一种方程式赛车发动机进气系统。

背景技术：

方程式赛车，即是以共同的方程式（规则限制）所造出来的赛车，赛车必须依照国际汽车联合组织制定颁发的车辆技术规则规定的程式制造，包括车体结构、长宽度等。大学生方程式赛车是方程式赛车的一种，是由在校大学生组队设计一款简化版一级方程式赛车，要求赛车在加速、制动、操控性方面都有较高水准并且足够稳定耐久，在比赛中能够完成一系列测试项目。

在乘用车领域，常用的发动机进气系统有两种，固定式和分级可调式（常为两级），分级可调式从一定程度上解决了不同转速对进气系统的不同需求，但分级可调仍存在可调范围小，调节不够精确和连续，使得发动机的性能不能完全发挥的缺点。

常见的大学生方程式赛车发动机进气系统多为固定式进气系统，该类型进气系统仅可针对发动机特定转速进行优化设计。非特定转速下，进气系统进气阻力大，进气效率低，导致发动机输出功率和扭矩下降严重。已有一种采用伸缩式折流板的可变进气系统设计，从一定程度上解决了不同转速下发动机进气系统的优化，但该方案折流板介入工作时进气阻力明显增大，不利于进气系统进气效率的提高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种方程式赛车发动机进气系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种方程式赛车发动机进气系统，包括空气滤清器、节气门、限流口、扩散管、谐振腔、可变进气歧管、固定进气歧管和歧管长度调节器；所述节气门的入口与空气滤清器相连，空气滤清器与节气门之间采用卡箍机械连接，节气门出口后端连接有限流口，限流口的内径为20mm，所述限流口的入口锥角和出口锥角分别为14°和6°，限流口的出口与扩散管相连，扩散管的出口与谐振腔相连，扩散管的扩散角为6°，长度为220mm，谐振腔由abs材料经上下分模和数控铣加工成形，体积为3l，谐振腔内部装配歧管长度调节器，歧管长度调节器与谐振腔圆柱内表面直接配合，歧管长度调节器上还设有歧管长度调节器拨片；所述可变进气歧管与谐振腔相连，可变进气歧管由abs材料经数控铣加工成型，可变进气歧管的下端连接有固定进气歧管，谐振腔内部设有传动槽，传动槽外侧与外置步进电机相连接。

作为本发明进一步的方案：所述节气门为拉线式机械节气门，内径为28mm。

作为本发明再进一步的方案：所述歧管长度调节器的上下两部分分别设有歧管长度调节器进气口和歧管长度调节器出气口。

作为本发明再进一步的方案：所述歧管长度调节器可调角度范围大小为0-85°，歧管长度调节范围为130~210mm。

作为本发明再进一步的方案：所述可变进气歧管与谐振腔通过胶结连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过增加歧管长度调节器使得进气歧管工作长度满足发动机低转速需要细而长，高转速需要短而粗的歧管特性要求，进气歧管长度可变能更好利用发动机在不同转速区间内的谐振进气效应，提高进气效率，该可变进气歧管整体性能优于传统的非可变式进气歧管结构。

2.由abs材料经数控铣加工的进气系统流道精度较高且内表面光滑，气体流动沿程损失大幅降低，同时，该材料质量轻且强度较高，有利于轻量化和可靠性的改善。

3.曲面构成的进气歧管流道截面积和流道内表面变化平和，无尖锐角度或急剧收缩，气体流动局部损失大幅降低，进气效率提升。

附图说明

图1是可变谐振进气系统整体结构示意图。

图2是进气限流口的结构参数示意图。

图3是歧管长度调节器结构示意图。

图4是气体流经进气系统示意图（进气歧管长度极小值状态）。

图5是气体流经进气系统示意图（进气歧管长度极大值状态）。

附图中序号：1-空气滤清器、2-节气门、3-限流口、4-扩散管、5-谐振腔、6-第一滑槽、7-可变进气歧管、8-固定进气歧管、9-限流口前端、10-歧管长度调节器、11-歧管长度调节器进气口、12-歧管长度调节器拨片、13-歧管长度调节器出气口、14-传动槽。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1，一种方程式赛车发动机进气系统，包括空气滤清器1、节气门2、限流口3、扩散管4、谐振腔5、可变进气歧管7、固定进气歧管8和歧管长度调节器10；所述节气门2为拉线式机械节气门，内径为28mm，节气门2的入口与空气滤清器1相连，空气滤清器1与节气门2之间采用卡箍机械连接，节气门2出口后端连接有限流口3，限流口3的内径为20mm，由不锈钢材料经数控铣加工成形，限流口3的入口锥角和出口锥角分别为14°和6°，曲面构成的进气歧管流道截面积和流道内表面变化平和，无尖锐角度或急剧收缩，气体流动局部损失大幅降低，进气效率提升，限流口3的出口与扩散管4相连，扩散管4的出口与谐振腔5相连，扩散角为6°，长度为220mm，谐振腔5由abs材料经上下分模和数控铣加工成形，体积为3l，谐振腔5内部装配歧管长度调节器10，歧管长度调节器10与谐振腔5圆柱内表面直接配合，接触面间涂抹润滑脂，歧管长度调节器10的上下两部分分别设有歧管长度调节器进气口11和歧管长度调节器出气口13，歧管长度调节器10可调角度范围大小为0-85°，歧管长度调节范围为130~210mm，歧管长度调节器10上还设有歧管长度调节器拨片12，在歧管长度调节器转动10时，歧管长度调节器拨片12随之同步转动，控制进气歧管实际工作长度，同时封闭非工作段进气歧管，防止出现气体回流现象；所述可变进气歧管7与谐振腔5相连，可变进气歧管7与谐振腔5通过胶结连接，可变进气歧管7由abs材料经数控铣加工成型，可变进气歧管7的下端连接有固定进气歧管8，谐振腔5内部设有传动槽14，传动槽14外侧与外置步进电机6相连接，用以带动歧管长度调节器10转动调节。

请参阅图2，所述限流口3的进口角为14°，出口角为6°，由于限流口3的空气流动截面较小，导致气流进过时限流口3所受压力较大，为保证限流口可靠性，采用不锈钢材料经数控铣加工成形。

请参阅图1，进一步的，谐振腔5的上半腔与扩散管4相连，谐振腔5的下半腔与可变进气歧管7相连，谐振腔5的上下半腔分模铣制，最终使用胶结连接，为提高发动机谐振进气效应，经数值计算和仿真分析，确定谐振腔直径为114mm，长度为300mm，体积为3l。

请参阅图3，进一步的，为适应发动机在不同转速下的进气需求，本发明设计了的进气歧管长度调节器10，发动机低转速时需要细而长的进气歧管，以增加进气湍流，改善燃油混合气均匀度；发动机高转速时需要粗而短的进气歧管，以降低进气阻力，增加进气量。

本发明进气系统进气工作原理如下：

空气首先经过空气滤清器1，过滤掉灰尘等杂质，空气滤清器1与节气门2之间采用卡箍机械连接；气体流经空气滤清器1后通过拉线式机械节气门2，节气门内径为28mm，其开度根据油门踏板角度可调，节气门2与限流口3前端采用法兰和螺栓机械连接，法兰和节气门2及限流口3前端采用胶结连接；气体流经节气门后通过限流口3，限流口进出口锥角为14°和6°，限流口3的内径为20mm，限流口3、扩散管4和谐振腔5上半部分为abs材料数控铣一体加工；气体流经限流口3后通过扩散管4，进入谐振腔5，谐振腔体积为3l，谐振腔内部装配有歧管长度调节器10，气流从扩散管4出口流出后通过开口槽进入谐振腔5，然后通过歧管长度调节器出口13流出谐振腔5，进入可变进气歧管7和固定进气歧管8，进气歧管和歧管长度调节器均由abs经数控铣加工成形，当发动机转速变化时，通过收集发动机曲轴传感器数据，操纵外置步进电机6带动传动槽14，控制歧管长度调节器10的转动，从而使歧管长度调节器出口13的位置发生变化，进而使进气歧管的实际工作长度发生变化，起到调节进气歧管长度的作用，在歧管长度调节器转动10时，歧管长度调节器拨片12随之同步转动，控制进气歧管实际工作长度，同时封闭非工作段进气歧管，防止出现气体回流现象。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。